KR100214686B1

KR100214686B1 - 엘리베이터의 구출운전 겸용 역률 개선장치

Info

Publication number: KR100214686B1
Application number: KR1019970013169A
Authority: KR
Inventors: 장철호
Original assignee: 이종수; 엘지산전주식회사
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1999-08-02
Also published as: MY119570A; ID20995A; SG63836A1; US5864474A; KR19980076454A; CN1083391C; CN1200349A

Abstract

본 발명은 엘리베이터의 정전운전장치를 이용하여 전원단의 종합 역률을 개선하는 기술에 관한 것으로, 종래의 엘리베이터에 있어서는 전원단에 펄스모양의 전류가 흘러 전원단의 종합역률이 저하되어 수전설비의 용량이 커지고 소비전력이 증가되며, 전원단에 고조파 장해를 유발시키는 결함이 있었다.

따라서, 본 발명은 이를 해결하기 위하여, 인버터 제어방식으로 유도전동기(9)를 구동시켜 엘리베이터의 운행을 제어하는 제어반(3A)과; 정전 발생시 밧데리(24) 전원을 이용하여 상기 제어반(3A)의 전원입력단에 구출운전용 전원을 공급하는 자동구출운전 제어장치(3B)로 구성된 엘리베이터의 구출운전장치에 있어서, 정전발생시에는 고유의 비상운전 제어기능을 수행하고, 정상모드에서 각 검출기의 출력신호를 근거로 제어반(3A)에 공급되는 실제전류(Ireal)와 목표전류(Iref)가 같아지도록 하는 보상전류(Icom^*)를 구하고, 이를 근거로 비상용 인버터(22)의 구동을 제어하는 자동구출운전 제어부(26A)를 포함시켜 구성한 것이다.

Description

엘리베이터의 구출운전 겸용 역률 개선장치

본 발명은 엘리베이터의 정전운전장치를 이용하여 전원단의 종합 역률을 개선하는 기술에 관한 것으로, 특히 정전시에는 고유의 기능인 자동 착상기능을 발휘하고 평상시에는 능동형 전력필터기능을 발휘하여 전원단의 종합 역률을 개선시키는데 적당하도록한 엘리베이터의 구출운전 겸용 역률 개선장치에 관한 것이다.

엘리베이터가 승객의 부름에 대응하여 운행을 하는 도중에 정전이 발생하면 케이지내에 탑승한 승객을 구출하기 위하여 케이지를 가장 가까운 층까지 운행시키도록 별도의 장치를 구비하고 있다. 이와 같은 장치를 ALP(ALP : Auto Landing Power failure) 장치라 한다. 통상적으로, 상기 ALP장치에는 밧데리가 구비되어 있어 정전이 발생하면 그 밧데리의 직류전압을 엘리베이터 제어반에 적합한 레벨로 변환하여 공급하고, 제어반에서는 이를 이용하여 정전구출운전을 수행하게 된다.

그런데, 정전이 발생되지 않은 평상시에는 ALP장치가 동작하지 않고 휴지상태에 있게 된다. 그리고, 엘리베이터가 승객의 부름에 대응하여 유도전동기를 구동하게 되면 엘리베이터 제어반의 입력전원단에는 펄스형태의 전류가 흘러 종합 역률이 저하(보통 0.6~0.75)된다. 이에 따라 소비전력이 증가됨과 아울러 전원설비 용량이 증가되고, 고조파에 의해 전원단에 장애를 유발시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 ALP장치에 능동형 전력필터 기능을 부여하여 정전이 발생되지 않은 평상시에는 전원단을 제어하여 정현파 전류가 흐르도록한 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 엘리베이터의 구출운전장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 3개의 상개접점(2)을 통해 공급되는 상용의 3상교류전원(1)을 전파정류하여 직류성분으로 변환하는 컨버터(3)와; 상기 컨버터(3)에서 출력전압을 평활하는 콘덴서(4)와; 상기 콘덴서(4) 양단간의 직류전압을 가변전압,가변주파수(VV,VF)의 3상교류전압으로 변환하는 인버터(7)와; 상기 인버터(7)의 출력전류를 검출하는 전류검출기(8)와; 상기 인버터(7)에 의해 구동되어 케이지(12)에 동력을 공급하는 유도전동기(9)와; 상기 유도전동기(9)의 회전 각속도를 검출하는 속도검출기(14), 상기 케이지(12)의 부하량을 검출하는 부하검출기(15)와; 유도전동기(9)가 목표 속도로 회전하도록 상기 각 검출기(8),(14),(15)의 출력신호를 근거로 그 인버터(7)의 구동을 제어하고, 그 유도전동기(9)가 회생영역에서 동작할 때 발생하는 전력을 회생저항(5)으로 소비하도록 회생소자(6)의 구동을 제어하는 제어장치(16)와; 상기 3상교류전원(1)을 소정 레벨로 변환하여 상기 제어장치(16)에 공급하는 변압기(17)와; 비상용 인버터(22)의 출력전압을 엘리베이터의 제어반(1A)에 적합한 레벨로 변환하는 변압기(18)와; 상기 비상용 인버터(22)에서 변압기(18)측으로 공급되는 전원을 필터링하는 전원필터(19)와; 상기 비상용 인버터(22)에서 전원필터(19)측으로 공급되는 전류를 평활하는 리액터(20)와; 밧데리(24)에서 상기 비상용 인버터(22)측으로 공급되는 전압의 리플을 감쇄시키는 평활용 콘덴더(24)와; 전류검출기(21) 및 교류전압 검출기(25)의 출력신호를 근거로 상기 비상용 인버터(22)의 구동을 제어하는 자동구출운전 제어부(26)로 구성된 것으로, 이의 작용을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상용의 3상교류전원(1)이 공급되는 상태에서는 상개접접(2)이 개방(단락)되어 있으므로 3상교류전원(1)이 그 상개접접(2)을 통한 후 변압기(17)에 의해 소정 레벨로 변환되어 제어장치(16)에 급전되고, 다른 한편으로는 컨버터(3)를 통해 전파정류된 다음 콘덴서(4)를 통해 평활되어 인버터(7)에 급전된다.

따라서, 상기 인버터(7)는 제어장치(16)로 부터 공급되는 3상전압 지령값(V^*)에 따른 전압 및 주파수의 3상 교류전력을 유도전동기(9)에 공급하여 그 유도전동기(9)의 토크 및 회전수를 제어한다.

상기 제어장치(16)는 유도전동기(9)에서 회생전력이 발생되는 것을 감지하여 회생소자(6)를 구동시키게 되므로 그 회생전력이 회생저항(5)을 통해 소비된다.

한편, 상기 상용의 3상교류전원(1)이 정전된 경우에는 상기 상개접접(2)이 폐쇄(오프)되므로 밧데리(24)의 직류전원이 자동구출운전 제어부(26)의 제어를 받는 비상용 인버터(22)를 통해 3상 교류전원으로 변환된 후 변압기(18)를 통해 상기 3상교류전원(1) 레벨로 변환되어 컨버터(3) 및 제어장치(16)측으로 공급된다.

따라서, 상기 제어장치(16)는 3상교류전원(1)이 공급될때와 동일한 구동조건으로 되고, 이때, 상기 비상용 인버터(22)에 의해 동작되었음을 인식하여 자동구출운전모드로 상기 인버터(7)를 제어하게 되므로 케이지(12)에 탑승한 승객을 최근접층의 승강장으로 구출해낼 수 있게 된다.

한편, 회생전력의 처리에 있어서는 상용전원(1)의 정전시에도 마찬가지로 제어장치(16)가 유도전동기(9)에서 발생하는 회생전력을 검출하여 회생소자(6)를 도통시키고 이에 의해 회생저항(5)을 통해 회생전력이 소비된다.

그런데, 승객의 부름에 부응하여 케이지(12)를 목적층으로 운행하기 위해 컨버터(3)와 인버터(7)를 통해 유도전동기(9)를 구동시키고, 이때, 그 컨버터(3)에는 도 2의 (b)와 같은 펄스모양의 전류가 흐르게 되며, 펄스모양의 전류가 전원단 즉, 3상교류전원(1)단에 흐르게 되면 전원단의 종합역률은 다음의 식으로 표현된다.

상기 (식1),(식2)에서 알 수 있듯이 전류의 왜형률이 심하면 종합역률이 저하된다.

이와 같은 종래의 엘리베이터에 있어서는 전원단에 펄스모양의 전류가 흘러 전원단의 종합역률이 저하된다. 이로 인하여 수전설비의 용량이 커지고 소비전력이 증가되며, 전원단에 고조파 장해를 유발시키는 결함이 있었다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 정전이 발생되지 않은 평상시에 휴지상태에 있는 자동구출운전 제어부로 하여금 능동형 전력필터 기능을 수행하도록 하여 종합역률을 상승시키는 엘리베이터의 구출운전 겸용 역률 개선장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래기술에 의한 엘리베이터의 구출운전장치의 블록도.

도 2의 (a)는 도 1에서 제어반의 입력전압 파형도.

(b)는 도 1에서 제어반의 입력전류 파형도.

도 3은 본 발명 엘리베이터의 구출운전 겸용 역률 개선장치의 예시 블록도.

도 4는 본 발명에 의한 엘리베이터의 운전모드의 설정 신호 흐름도.

도 5의 (a)는 도 3에서 목표치 전류와 실제 전류의 파형도.

(b)는 도 3에서 보상전류의 파형도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1 : 3상교류전원2 : 상개접점

3 : 컨버터3A : 제어반

3B : 자동구출운전 제어장치4,23 : 콘덴서

5 : 회생저항6 : 회생소자

7 : 인버터8,21,28 : 전류검출기

9 : 유도전동기10 : 권상기

11 : 브레이크12 : 케이지

13 : 균형추14 : 속도검출기

15 : 부하검출기16 : 제어장치

17,18 : 변압기19 : 전원필터

20 : 리액터22 : 비상용 인버터

24 : 밧데리25 : 교류전압 검출기

26A : 자동구출운전 제어부 27 : 직류전압 검출기

29 : 상폐접점

도 3은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 엘리베이터의 구출운전 겸용 역률 개선장치의 일실시 예시 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 3상교류전원(1)을 입력전원으로 하고, 인버터 제어방식으로 유도전동기(9)를 구동시켜 엘리베이터의 운행을 제어하는 제어반(3A)과; 상기 3상교류전원(1)이 정전될 때 밧데리(24) 전원을 이용하여 상기 제어반(3A)의 전원입력단에 구출운전용 전원을 공급하는 자동구출운전 제어장치(3B)로 구성된 엘리베이터의 구출운전장치에 있어서, 상기 비상운전용 인버터(22)에 공급되는 직류전압을 검출하는 직류전압 검출기(27)와; 상기 제어반(3A)에 공급되는 전류를 검출하는 전류검출기(28)와; 정전이 발생되지 않은 정상모드에서 펴쇄되고, 정전이 발생하거나 자동구출운전 제어장치(3B)가 능동형전력필터로 동작해야 하는 모드에서 단락(개방)되는 상폐접점(29)과; 정전발생시 고유의 비상운전 제어기능을 수행하고, 정상모드에서 상기 전류검출기(28)를 통해 제어반(3A)에 공급되는 실제전류(Ireal)를 검출하고 직류전압 검출기(27)를 통해 평활용 콘덴서(23)의 양단전압을 읽어들인 다음 그 실제전류(Ireal)와 목표전류(Iref)가 같아지도록 하는 보상전류(Icom^*)를 구하여 이를 근거로 비상용 인버터(22)의 구동을 제어하는 자동구출운전 제어부(26A)를 포함시켜 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

자동구출운전 제어부(26A)에서 상용의 3상교류전원(1)의 상태를 체크하여 그 3상교류전원(1)이 정전된 것으로 판단되면 종래 기술에서와 동일하게 비상 구출운전을 수행하게 된다. 즉, 자동구출운전 제어부(26A)에 의해 제어장치(16)가 정상적으로 구동되게 하고, 이때, 그 제어장치(16)는 정전에 의한 비상정지인지의 여부를 판단한다.

상기의 판단결과 정전에 의한 비상정지된 상태라고 판단되면 케이지(12)의 위치가 도어죤(도어를 열었을 때 출입이 가능한 지역)인지 확인하여 도어죤이라고 판단되면 그대로 도어를 열어 승객을 대피시키고, 도어죤이 아니라고 판단되면 케이지(12)를 가장 가까운 층까지 운행시킨 후 케이지(12)에 탑승한 승객을 대피시키는 방식으로 구출운전을 수행하게 된다. 이때, 인버터(7)를 구동시키는 기술은 상술한 종래기술과 동일하다.

그러나, 상기 자동구출운전 제어부(26A)의 확인결과 엘리베이터가 정상적으로 운행되고 있는 상태라고 판단되면 자동구출운전 제어장치(3B)에서 능동형 전력필터 기능이 수행되도록 하는데, 그 작용을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5의 (a),(b)는 능동형 필터가 구비되어 있지 않거나 구동되지 않는 상태에서 엘리베이터의 제어반(3A)에 공급되는 전압,전류의 파형도를 보인 것이다. 다시말해서 도 5의 (a)는 목표전류(Iref)와 실제전류(Ireal)의 파형을 보인 것이고, 도 5의 (b)는 그 두 전류(Iref),(Ireal)를 비교 감산하여 자동구출운전 제어장치(3B)에서 보상해야 할 다음의 (식3)과 같은 보상전류(Icom^*)의 파형을 나타낸 것이다.

자동구출운전 제어부(26A)는 정전이 발생되지 않은 정상모드에서 자동구출운전 제어장치(3B)가 능동형전력필터로 동작해야 하는 모드로 판명될 때 상기 (식3)과 같은 보상전류(Icom^*)를 생성하여 전원단 즉, 3상교류전원(1)단에서 공급되는 전체 전류가 정현파가 되도록 한다.

이를 위해, 정전이 발생되지 않은 정상모드에서 자동구출운전 제어장치(3B)가 능동형전력필터로 동작해야 하는 모드로 판명될 때, 상기 자동구출운전 제어부(26A)는 상폐접점(29)을 단락시켜 밧데리(24)의 출력전압이 비상용 인버터(22)측으로 공급되는 상태에서 엘리베이터의 제어반(3A)에 설치된 전류검출기(28)를 통해 그 제어반(3A)에 공급되는 실제전류(Ireal)를 검출하고, 직류전압 검출기(27)를 통해 평활용 콘덴서(23)의 양단전압을 읽어들인 다음 보상해야 할 전류(Icom^*)를 다음의 (식4)와 같이 계산한다.

여기서,

: 직류전압과 변압기에 의해 결정되는 상수

상기 (식4)와 같이 결정된 보상전류(Icom)에 의해 비상용 인버터(22)가 구동되고, 이때, 자동구출운전 제어부(26A)는 전류검출기(21)를 통해 리액터(20)에 흐르는 전류(Icom_real)를 검출하여 보상전류(Icom_alp^*)와 같아지도록 비상용 인버터(22)를 구동하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 자동구출운전 제어부를 이용하여, 제어반에 공급되는 전류와 밧데리의 직류전압을 근거로 보상해야 할 전류를 구하여 제어반의 전원입력단에 그 보상전류를 공급함으로써 전원단에 고조파성분이 제거된 정현파 전류가 공급되어 종합역률이 개선되고, 이로 인하여 전원단의 수전설비 용량 및 소비전력이 절감되는 효과가 있다. 또한, 별도의 장치를 이용하여 종합역률을 개선하는 것이 아니라 정전시 비상운전을 위해 마련된 자동구출운전 제어장치를 이용하여 종합역률을 개선함으로써 원가상승이나 설치면적의 증가를 유발시키지 않는 효과가 있다.

Claims

3상교류전원(1)을 입력전원으로 하고, 인버터 제어방식으로 유도전동기(9)를 구동시켜 엘리베이터의 운행을 제어하는 제어반(3A)과; 상기 3상교류전원(1)이 정전될 때 밧데리(24) 전원을 이용하여 상기 제어반(3A)의 전원입력단에 구출운전용 전원을 공급하는 자동구출운전 제어장치(3B)로 구성된 엘리베이터의 구출운전장치에 있어서, 상기 비상운전용 인버터(22)에 공급되는 직류전압을 검출하는 직류전압 검출기(27)와; 상기 제어반(3A)에 공급되는 전류를 검출하는 전류검출기(28)와; 정전이 발생되지 않은 정상모드에서 폐쇄되고, 정전이 발생되거나 자동구출운전 제어장치(3B)가 능동형전력필터로 동작해야 하는 모드에서 단락되는 상폐접점(29)과; 정전발생시 고유의 비상운전 제어기능을 수행하고, 정상모드에서 상기 각 검출기의 출력신호를 근거로 제어반(3A)에 공급되는 실제전류(Ireal)와 목표전류(Iref)가 같아지도록 하는 보상전류(Icom^*)를 구하고, 이를 근거로 비상용 인버터(22)의 구동을 제어하는 자동구출운전 제어부(26A)를 포함시켜 구성한 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 구출운전 겸용 역률 개선장치.
제1항에 있어서, 상기 자동구출운전 제어부(26A)는 보상전류(Icom^*)를 구할 때 다음의 식과 같이 구하도록 구성한 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 구출운전 겸용 역률 개선장치.

Icom^*= Ireal - Iref^*

여기서, Ireal : 제어반(3A)에 공급되는 실제전류

Iref^*: 목표전류